通常人们认为金属催化的反应在双功能催化活性位点上进行，其中多种反应物种能够同时存在，因此得以促进催化反应循环过程的不同基元反应。比如，人们在均相有机金属催化剂中构建双核有机金属催化剂，能够起到双功能催化活性位点。

实验得到的经验结果发现担载型金属催化剂表现为双功能催化位点，比如金属-氧化物界面。但是，由于潜在的催化活性位点结构，动态结构重组，以及非平均场动力学描述，导致研究担载型金属催化剂的双功能催化机理非常困难。

有鉴于此，加州大学圣塔芭芭拉分校Phillip Christopher等报道合成了将原子分散型Rh担载于WO_x上的催化剂（Rh-WO_x），得到成对位点催化剂。这种固相催化剂可能改变目前工业催化的乙烯氢甲酰化（乙烯与氢气和CO生成丙醛的反应）。作者发现这种催化剂使得异相催化迈向成对催化剂（pair-site catalyst）的新发展领域，这种催化剂的特点是不同催化位点之间协同工作。

由于该研究的重要意义，清华大学王铁峰对该研究进行总结评论。

本文要点

（1）

相关背景。目前全球80 %的化学品都是通过固体催化剂制备的，固体催化剂比较容易从流动相的产物中分离，这对于降低生产成本而言至关重要。因此对于学术和工业界而言，改善固体催化剂（异相催化剂）的性能是关键。但是，目前一些非常重要的工业催化反应过程中仍然使用可溶的均相催化剂，因为异相催化剂无法以较好的选择性生成目标产物。

（2）

通过平均场建模（mean-field modelling）进行成对催化剂建模，通过第一性原理微动力学模型于实验给出的反应动力学之间关联。Rh-WO_x催化剂的机理包括：Rh辅助还原WO_x和吸附乙烯、乙烯从WO_x转移到Rh位点、在Rh-WO_x的界面上切断H₂分子生成两个氢原子。成对催化剂在气相乙烯氢甲酰化反应中实现了>95 %的选择性，产物生成速率达到0.1 g_propanal cm^-3 h^-1。研究结果说明，这种成对位点催化剂能够以高活性和高选择性的实现通常工业上以均相催化剂进行的双功能催化反应。

参考文献

Ro, I., Qi, J., Lee, S. et al. Bifunctional hydroformylation on heterogeneous Rh-WO_x pair site catalysts. Nature 609, 287–292 (2022)

DOI: 10.1038/s41586-022-05075-4

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05075-4

Tiefeng Wang, Synergistic active sites observed in a solid catalyst, Nature 609, 253-254 (2022)

DOI: 10.1038/d41586-022-02345-z

https://www.nature.com/articles/d41586-022-02345-z